DE19605657A1 - Proinsulin derivative and process for the production of human insulin - Google Patents
Proinsulin derivative and process for the production of human insulinInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein menschliches Proinsulin derivat und ein Verfahren zur Herstellung von menschlichem In sulin unter Verwendung eines Expressionsvektors, der eine das menschliche Proinsulinderivat kodierende DNA umfaßt. Spezieller betrifft sie ein menschliches Proinsulinderivat, das anstelle des C-Peptids eine kurze Peptidsequenz zwischen den A- und B-Ketten von Insulin aufweist; einen Expressionsvektor, der eine das menschliche Proinsulinderivat kodierende DNA umfaßt; einen mit dem Expressionsvektor transformierten Mikroorganismus und ein Verfahren zur Herstellung von menschlichem Insulin durch Kultivierung des Mikroorganismus in einem geeigneten Medium.The present invention relates to human proinsulin derivative and a process for producing human sulin using an expression vector which is the one DNA encoding human proinsulin derivative. More specific it concerns a human proinsulin derivative which instead of C-peptide is a short peptide sequence between the A and B chains of insulin; an expression vector, the one that DNA encoding human proinsulin derivative; one with the expression vector transformed microorganism and a Process for the production of human insulin by Cultivation of the microorganism in a suitable medium.
Insulin ist ein Polypeptidhormon, das von den β-Zellen der Pan kreas abgegeben wird und an der Steuerung des Blutzuckerspiegels teilnimmt. Es besteht aus zwei Peptidketten, d. h. der A- und der B-Kette, die an ihren Cysteinresten über Disulfidbrücken verbunden sind, und es wird durch proteolytisches Verarbeiten von Proinsulin in den β-Zellen der Pankreas hergestellt (Insulin: Molecular Biology and Pathology, Hg. Ashcroft, F. M. & Ashcroft, S. J. H., IRL Press, Oxford, 1992) . Kommerziell ist menschliches Insulin entweder durch ein enzymatisches Verfahren hergestellt worden, wobei ein Alaninrest an der Position Nr. 30 der B-Kette von Schweineinsulin durch eine Transpeptidierungsreaktion unter Verwendung von Trypsin durch einen Threoninrest ersetzt wurde (Markussen, J., Proceedings 1st International Symposium "Neue Insuline", S. 38-44 (1982), Hg. Petersen, K. G. et al., Freiburger Graphische Betriebe, Freiburg); oder durch ein Verfahren, bei dem genetisch veränderte E. coli verwendet wird (Chance, R. E. et al., Peptides: Synthesis-Structure-Function, S. 721-728 (1981), in Proceedings of the Seventh American Peptide Symposium, Hg. Rich, D. H. & Gross, E., Pierce Chemical Co., Rockford, IL, U.S.A.; und Frank, 3. H. et al., Peptides: Synthesis-Structure-Function, S. 729-738 (1981), in Proceedings of the Seventh American Peptide Symposium, Hg. Rich, D. H. & Gross, E., Pierce Chemical Co., Rockford, IL, U.S.A.) oder Saccharomyces cerevisiae (Thim, L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 83, S. 6766-6770 (1986); und Markussen, J. et al., Protein Engineering, 1, S. 205-213 (1987)). Da das enzymatische Verfahren zur Herstellung von menschlichem Insulin aus Schweineinsulin wegen seiner hohen Kosten beschränkt ist, haben sich neuere Untersuchungen auf Verfahren zur Herstellung von menschlichem Insulin durch Gentechnologie-Verfahren konzentriert.Insulin is a polypeptide hormone produced by the Pan kreas is released and at the control of blood sugar levels participates. It consists of two peptide chains, i. H. the A and the B chain attached to their cysteine residues via disulfide bridges are connected and it is processed by proteolytic processing Proinsulin produced in the pancreatic β-cells (insulin: Molecular Biology and Pathology, ed. Ashcroft, F.M. & Ashcroft, S.J.H., IRL Press, Oxford, 1992). Commercial is human Insulin is either produced by an enzymatic process with an alanine residue at position 30 of the B chain of swine insulin by a transpeptidation reaction Use of trypsin was replaced by a threonine residue (Markussen, J., Proceedings 1st International Symposium "Neue Insuline ", pp. 38-44 (1982), Ed. Petersen, K.G. et al., Freiburger Graphische Betriebe, Freiburg); or by a Procedure using genetically modified E. coli (Chance, R.E. et al., Peptides: Synthesis-Structure-Function, S. 721-728 (1981), in Proceedings of the Seventh American Peptide Symposium, Ed. Rich, D.H. & Gross, E., Pierce Chemical Co., Rockford, IL, U.S.A .; and Frank, 3. H. et al., Peptides: Synthesis-Structure-Function, pp. 729-738 (1981), in Proceedings of the Seventh American Peptide Symposium, Ed. Rich, D.H. & Gross, E., Pierce Chemical Co., Rockford, IL, U.S.A.) or Saccharomyces cerevisiae (Thim, L. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 83, pp. 6766-6770 (1986); and Markussen, J. et al., Protein Engineering, 1, pp. 205-213 (1987)). Because the enzymatic Process for the production of human insulin Pig insulin is limited because of its high cost recent investigations on processes for the production of human insulin by genetic engineering techniques.
Chance et al. haben von einem Verfahren berichtet, bei dem In sulin dadurch hergestellt wird, daß sowohl die A- als auch die B- Kette von Insulin in Form eines Fusionsproteins durch Züchten von E. coli hergestellt wird, das einen Vektor umfaßt, der eine das Fusionsprotein kodierende DNA enthält; Spalten des Fusions proteins mit Bromcyan, wodurch die A- und B-Ketten erhalten werden; Sulfonieren der A- und B-Ketten, wodurch sulfonierte Ketten erhalten werden; Umsetzen der sulfonierten B-Kette mit einem Überschuß der sulfonierten A-Kette und dann Reinigen des entstandenen Produkts, wodurch Insulin erhalten wird (Chance, R.E. et al., supra). Dieses Verfahren weist jedoch insofern Nachteile auf, daß es umständlich ist, zwei Fermentationsver fahren zu betreiben, und daß die Reaktion der sulfonierten A- und B-Ketten nur eine geringe Ausbeute an Insulin ergibt, was das Verfahren an sich unpraktisch macht.Chance et al. have reported a process in which In sulin is produced in that both the A- and the B- Chain of insulin in the form of a fusion protein by growing E. coli is produced which comprises a vector which is a the Contains DNA encoding fusion protein; Splitting the merger proteins with cyanogen bromide, which maintains the A and B chains will; Sulfonation of the A and B chains, causing sulfonation Chains are obtained; Implement the sulfonated B chain with an excess of the sulfonated A chain and then purifying the resulting product, which gives insulin (chance to RE. et al., supra). However, this procedure points to the extent Disadvantages that it is cumbersome, two Fermentationsver drive to operate, and that the reaction of the sulfonated A and B chains only give a low yield of insulin, which is what Makes the process itself impractical.
Frank et al. haben von einem Verfahren zur Herstellung von In sulin berichtet, das die folgenden Schritte umfaßt: Herstellen von Proinsulin in der Form eines Fusionsproteins durch Züchten von E. coli, die einen Vektor aufweist, der eine ein Fusions protein kodierende DNA enthält; Schneiden des Fusionsproteins mit Bromcyan, wodurch Proinsulin erhalten wird; Sulfonieren von Proinsulin und Abtrennen des sulfonierten Proinsulins; Rückfalten des sulfonierten Proinsulins zur Bildung der korrekten Disulfidbindungen; Behandeln des rückgefalteten Proinsulins mit Trypsin und Carboxypeptidase 3; und dann Reinigen des erhaltenen Produkts, wodurch Insulin erhalten wird (Frank et al., supra). Die Ausbeute an rückgefaltetem Proinsulin mit den korrekten Disulfidbindungen nimmt jedoch stark ab, wenn die Konzentration an Proinsulin zunimmt. Diese Tatsache wird durch Fehlfaltung und ein gewisses Maß an Polymerisation bewirkt, so daß das Verfahren den Nachteil mit sich bringt, daß während der Gewinnung von Proinsulin arbeitsaufwendige Reinigungsschritte durchgeführt werden müssen.Frank et al. have of a process for the production of In sulin reports that it includes the following steps: Manufacture of proinsulin in the form of a fusion protein by growing of E. coli, which has a vector that is a fusion contains protein coding DNA; Cutting the fusion protein with Cyanogen bromide to give proinsulin; Sulfonation of Proinsulin and separation of the sulfonated proinsulin; Fold back of sulfonated proinsulin to form the correct ones Disulfide bonds; Treat the refolded proinsulin with Trypsin and carboxypeptidase 3; and then cleaning the obtained one Product, whereby insulin is obtained (Frank et al., Supra). The yield of refolded proinsulin with the correct ones However, disulfide bonds decrease sharply when the concentration of proinsulin increases. This fact is due to misfolding and causes some degree of polymerization, so the process has the disadvantage that during the extraction of Proinsulin carried out labor-intensive cleaning steps Need to become.
Thim et al. haben von einem Verfahren zur Herstellung von Insulin
in Saccharomyces cerevisiae berichtet, das die Schritte umfaßt:
Herstellen eines einkettigen Insulinanalogs mit einer bestimmten
Aminosäurensequenz durch Züchten von Saccharomyces cerevisiae-
Zellen und Isolieren des Insulins davon durch eine Reihe von
Schritten, d . h. eine Reinigung, Enzymumsetzung, Säurehydrolyse
und eine weitere Reinigung (Thim, L et al, supra). Obwohl
dieses Verfahren deshalb vorteilhaft ist, daß die
Reinigungsschritte relativ einfach sind und kein Rückfaltungs
verfahren notwendig ist, ergibt es wegen des per se geringen
Expressionsgrades eines Hefesystems im Vergleich zu E. coli
ebenfalls nur eine geringe Insulinausbeute.Thim et al. have reported a process for producing insulin in Saccharomyces cerevisiae which comprises the steps of:
Prepare a single chain insulin analog with a particular amino acid sequence by growing Saccharomyces cerevisiae cells and isolating the insulin therefrom by a series of steps, i. H. cleaning, enzyme conversion, acid hydrolysis and further cleaning (Thim, L et al, supra). Although this method is advantageous in that the purification steps are relatively simple and no refolding process is necessary, it also results in only a low insulin yield due to the low degree of expression of a yeast system compared to E. coli.
Die Rolle des C-Peptids bei der Faltung von Proinsulin ist nicht genau bekannt. In einem Biochemie-Lehrbuch wird beschrieben, daß das C-Peptid für das Faltungsverfahren notwendig ist (Biochemistry, 3. Ausgabe, S. 41 (1988), Freeman), andere Un tersuchungen haben aber gezeigt, daß etwa 30 bis 50% korrekt gefaltetes Insulin erhalten werden können, wenn die A- und B- Ketten allein in Abwesenheit des C-Peptids in sehr geringen Konzentrationen verwendet werden (Katsoyannis, P. G. et al., Biochemistry, 6, S. 2642-2635 (1967); und Chance, R. E. et al., supra) . Es ist auch gezeigt worden, daß bei Verwendung eines Peptids bei dem die A- und B-Ketten direkt miteinander verbunden sind, eine sehr hohe Ausbeute an korrekt gefaltetem Produkt er halten werden kann, die mit der Ausbeute vergleichbar ist, die unter Verwendung von Proinsulin erreicht werden kann (Steiner, D. F. & Clark, J. L., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 60, S. 622-629 (1968); und Varandani, P. T. & Nafz, M. A., Arch. Biochem. Biophys., 141, S. 533-537 (1970)). Diese Ergebnisse deuten an, daß die Rolle des C-Peptids einfach darin besteht, die A- und B- Ketten nahe zusammen zu bringen, um so das Faltverfahren zu vereinfachen.The role of the C peptide in folding proinsulin is not exactly known. A biochemical textbook describes that the C peptide is necessary for the folding process (Biochemistry, 3rd edition, p. 41 (1988), Freeman), other Un However, tests have shown that approximately 30 to 50% are correct folded insulin can be obtained if the A and B Chains alone in the absence of the C peptide in very little Concentrations are used (Katsoyannis, P.G. et al., Biochemistry, 6, pp. 2642-2635 (1967); and Chance, R.E. et al., supra). It has also been shown that when using a Peptide in which the A and B chains are directly linked are a very high yield of correctly folded product can be kept, which is comparable to the yield that can be achieved using proinsulin (Steiner, D. F. & Clark, J.L., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 60, pp. 622-629 (1968); and Varandani, P.T. & Nafz, M.A., Arch. Biochem. Biophys., 141, pp. 533-537 (1970)). These results suggest that the role of the C peptide is simply to control the A and B Bring chains close together so the folding process simplify.
Gemäß den bekannten dreidimensionalen Strukturen von Insulinen in der Brookhaven Datenbank beträgt der Abstand zwischen dem α- Kohlenstoffatom am C-Terminus der B-Kette (Thr-30) und dem α- Kohlenstoffatom am N-Terminus der A-Kette (Gly-1) etwa 5 bis 11 Å, was einen geeigneten Abstand für den Einschub einer β- Schleifenstruktur darstellt. Es ist schon seit längerem aner kannt, daß bestimmte Aminosäurensequenzen mit hoher Wahrschein lichkeit Teil einer Schleifenkonformation in Proteinen sind (Chou, P. Y. & Fasman, G. O., J. Mol. Biol., 115, 135-175 (1977)), und es ist in jüngerer Zeit gezeigt worden, daß dies auch für Peptide in wäßriger Lösung gilt (Dyson, H. J. et al., J Mol. Biol., 201, 161-200 (1988); und Shin, H. C. et al., Biochemistry, 32, 6348-6355 (1993)) . Es wurde gefunden, daß Prolin in der zweiten Position und Glycin in der dritten Position die höchste β-Schleifenpopulation ergeben, und eine umfangreiche Untersuchung zeigte, daß die Art der Aminosäuren an Position 4 die Stabilität der β-Schleife in der trans Position beeinflußt, und es wird eine deprotonierte Asp 4 Seitenkette bevorzugt (Wright, P. E. et al., Biochemistry, 27, 7167-7175 (1988); und Dyson, H. J. et al., supra).According to the known three-dimensional structures of insulins in the Brookhaven database is the distance between the α- Carbon atom at the C-terminus of the B chain (Thr-30) and the α- Carbon atom at the N-terminus of the A chain (Gly-1) about 5 to 11 Å, which is a suitable distance for the insertion of a β- Represents loop structure. It's been a long time knows that certain amino acid sequences are highly likely are part of a loop conformation in proteins (Chou, P.Y. & Fasman, G.O., J. Mol. Biol., 115, 135-175 (1977)), and it has recently been shown that this also applies to peptides in aqueous solution (Dyson, H. J. et al., J Mol. Biol., 201, 161-200 (1988); and Shin, H.C. et al., Biochemistry, 32, 6348-6355 (1993)). It was found that Proline in the second position and glycine in the third position result in the highest β-loop population, and an extensive one Examination showed that the type of amino acids at position 4 affects the stability of the β-loop in the trans position, and a deprotonated Asp 4 side chain is preferred (Wright, P.E. et al., Biochemistry, 27, 7167-7175 (1988); and Dyson, H.J. et al., Supra).
β-Schleifen sind wahrscheinliche Stellen für den Start einer Proteinfaltung und da sie durch kurze Wechselwirkungen bestimmt werden, beschränken sie den für die Polypeptidkette verfügbaren Konformationsraum, und sie können dadurch zur Steuerung nach folgender Faltungen beitragen, daß sie entferntere Teile der Polypeptidkette zusammenbringen (Zimmerman, S. S. & Scheraga, H. A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 74, 4126-4129 (1977); und Wright, P. E. et al., supra) . Es ist auch bekannt, daß diese β- Schleifen eine wichtige Rolle bei enzymatischen Spaltungen spielen.β loops are likely places to start one Protein folding and being determined by short interactions limit the available one for the polypeptide chain Conformational space, and they can use it to control after of the following folds contribute to distant parts of the Bring the polypeptide chain together (Zimmerman, S. S. & Scheraga, H. A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 74, 4126-4129 (1977); and Wright, P.E. et al., Supra). It is also known that these β- Grinding plays an important role in enzymatic cleavages play.
Trypsin ist eine typische Serinprotease und hydrolysiert ein Protein oder ein Peptid an dem Carboxy-Terminus eines Arginin- oder Lysinrests (Enzymes, S. 261-262 (1979), Hg. Dixon, M. & Webb, E. C., Longman Group Ltd., London). Insbesondere kommt an einer dibasischen Stelle, an der zwei aufeinanderfolgende Argi nin- oder Lysinreste existieren, leicht eine Hydrolyse vor, und es ist bekannt, daß diese Hydrolyse am ehesten dort stattfindet, wo die dibasische Stelle in oder neben einer β-Schleifenstruktur angeordnet ist (Rholam, Met al., FEBS Lett., 207, 1-6 (1986)).Trypsin is a typical serine protease and hydrolyzes one Protein or peptide at the carboxy terminus of an arginine or lysine residues (Enzymes, pp. 261-262 (1979), ed. Dixon, M. & Webb, E.C., Longman Group Ltd., London). Especially arrives a dibasic site where two successive argi nin or lysine residues exist, easily hydrolysis, and it is known that this hydrolysis is most likely to take place there, where the dibasic site is in or next to a β-loop structure is arranged (Rholam, Met al., FEBS Lett., 207, 1-6 (1986)).
Wie vorstehend beschrieben, besteht ein Bedarf an Verfahren mit hohen Ausbeuten zur Herstellung von menschlichem Insulin in einem Mikroorganismus, und die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben es unternommen, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Insulin zu entwickeln und haben ein Verfahren mit hoher Ausbeute gefunden, wobei ein Proinsulinderivat mit einem geringen Molekulargewicht und einer leicht hydrolysierbaren β- Schleifenstruktur verwendet wird.As described above, there is a need for methods with high yields for the production of human insulin in one Microorganism, and the inventors of the present invention have undertaken an improved manufacturing process to develop insulin and have a procedure with high Yield found, being a proinsulin derivative with a low Molecular weight and an easily hydrolyzable β- Loop structure is used.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein menschliches Proinsulinderivat, das eine hohe Faltungsausbeute aufweist und leicht hydrolysierbar ist, und eine dieses Derivat kodierende DNA bereitzustellen.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a human proinsulin derivative that has a high folding yield and is easily hydrolyzable, and one of these derivatives to provide coding DNA.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Expressionsvektor zur Expression von menschlichem Proinsulin bereitzustellen, der die DNA umfaßt.It is another object of the present invention to provide a Expression vector for the expression of human proinsulin to provide, which comprises the DNA.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mit dem Expressionsvektor transformierten Mikroorganismus be reitzustellen.It is another object of the present invention to provide one with the expression vector transformed microorganism be to sit down.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von menschlichem Insulin bereit zustellen, das das Züchten des transformierten Mikroorganismus in einem geeigneten Medium, wodurch menschliches Proinsulin hergestellt wird, das Abtrennen des menschlichen Proinsulins davon und Herstellen von menschlichem Insulin aus dem Proinsulin umfaßt.It is still another object of the present invention Process for the preparation of human insulin to deliver the cultivation of the transformed microorganism in an appropriate medium whereby human proinsulin is produced, the separation of human proinsulin thereof and producing human insulin from the proinsulin includes.
Die vorstehenden und andere Aufgaben und Merkmale der vorlie genden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung der Er findung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen klarer, von denen:The foregoing and other tasks and features of the present ing invention are by the following description of Er together with the accompanying drawings to whom:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm der Herstellung der Plasmide pT7-T1 und pT7-T2 darstellt; Fig. 1 represents a schematic diagram of the preparation of the plasmids pT7-T1-T2 and pT7;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm der Herstellung der Plasmide pT1-hPI und pT2-hPI darstellt; Figure 2 shows a schematic diagram of the production of plasmids pT1-hPI and pT2-hPI;
Fig. 3 ein schematisches Diagramm der Herstellung der Plasmide pT1-M1PI, pT1-M2PI, pT1-M3PI und pT1-M4PI darstellt; Figure 3 is a schematic diagram of the production of plasmids pT1-M1PI, pT1-M2PI, pT1-M3PI and pT1-M4PI;
Fig. 4 ein schematisches Diagramm der Herstellung der Plasmide pT2-M1PI, pT2-M2PI, pT2-M3PI und pT2-M4PI darstellt; Figure 4 is a schematic diagram of the production of plasmids pT2-M1PI, pT2-M2PI, pT2-M3PI and pT2-M4PI;
Fig. 5 die HPLC-Chromatogramme von rückgefalteten M1PI, M2PI, M3PI, M4PI und hPI darstellt; und Figure 5 shows the HPLC chromatograms of refolded M1PI, M2PI, M3PI, M4PI and hPI; and
Fig. 6 die HPLC-Chromatogramme von durch Hydrolyse von rückge falteten Miniproinsulinen (MiPIs) und hPI gebildeten Insulinen darstellt. Figure 6 shows the HPLC chromatograms of insulins formed by hydrolysis of refolded miniproinsulins (MiPIs) and hPI.
Alle hierin zitierten Referenzen werden hiermit unter Bezugnahme auf ihren gesamten Inhalt aufgenommen.All references cited herein are hereby incorporated by reference included on their entire content.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein menschliches Proinsu linderivat der Formel (I) bereitgestellt, das nachstehend als "Miniproinsulin" bezeichnet wird, worin ein Peptid, das aus maximal 12 Aminosäuren besteht und eine feste β-Schleifenstruktur bildet, anstelle des aus 35 Aminosäuren bestehenden C-Peptids zwischen die A- und B-Ketten von menschlichem Insulin eingeführt wird:According to the present invention, a human proinsu Linderivat of formula (I) provided below as "Miniproinsulin" is referred to in which a peptide is derived from there is a maximum of 12 amino acids and a fixed β-loop structure forms, instead of the 35 amino acids C-peptide inserted between the A and B chains of human insulin becomes:
B-Kette-Z-A-Kette (I)B-chain-Z-A-chain (I)
worin Z ein Peptid der Formel U-U-X-P-J-(X′)n-U-U ist,
U ein Arginin- oder Lysinrest ist;
X und X′ unabhängig voneinander Aminosäurereste sind und
(X′)n n unterschiedliche oder gleiche Aminosäurereste sein
kann;
P ein Prolinrest ist;
J ein Glycin-, Arginin- oder Lysinrest ist; und
n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.where Z is a peptide of the formula UUXPJ- (X ′) nUU,
U is an arginine or lysine residue;
X and X 'are independently amino acid residues and
(X ′) nn can be different or the same amino acid residues;
P is a proline residue;
J is a glycine, arginine or lysine residue; and
n is 0 or an integer from 1 to 5.
Bevorzugte Miniproinsuline sind diejenigen, worin X ein Alanin, Tyrosin-, Histidin- oder Glycinrest ist; X′ ein Asparaginsäure-, Valin-, Arginin- oder Glycinrest ist; und n 0 oder 2 ist. Beispielhafte bevorzugte Miniproinsuline sind diejenigen, worin Z Arg-Arg-Ala-Pro-Gly-Asp-Val-Lys-Arg(SEQ ID NR: 1); Arg-Arg-Tyr- Pro-Gly-Asp-Val-Lys-Arg(SEQ ID NR: 2); Arg-Arg-His-Pro-Gly-Asp- Val-Lys-Arg(SEQ ID NR: 3) oder Arg-Arg-Gly-Pro-Gly-Lys-Arg(SEQ ID NR: 4) ist.Preferred miniproinsulins are those in which X is an alanine, Is tyrosine, histidine or glycine residue; X ′ an aspartic acid, Is valine, arginine or glycine residue; and n is 0 or 2. Exemplary preferred miniproinsulins are those in which Z Arg-Arg-Ala-Pro-Gly-Asp-Val-Lys-Arg (SEQ ID NO: 1); Arg-Arg-Tyr- Pro-Gly-Asp-Val-Lys-Arg (SEQ ID NO: 2); Arg-Arg-His-Pro-Gly-Asp- Val-Lys-Arg (SEQ ID NO: 3) or Arg-Arg-Gly-Pro-Gly-Lys-Arg (SEQ ID NR: 4).
Das Miniproinsulin der vorliegenden Erfindung kann selbst oder in Form eines Fusionsproteins hergestellt werden, worin es mit einem Fusionspartnerprotein, vorzugsweise einem eine β-Struktur bildenden Protein fusioniert wird.The mini proinsulin of the present invention can be used alone or in Form of a fusion protein, wherein it with a Fusion partner protein, preferably a beta structure forming protein is fused.
Beispielhafte Fusionspartnerproteine, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen den gesamten menschlichen Tumornekrose-Faktor (TNF) oder Teile davon mit der nachstehend gezeigten Aminosäuresequenz (SEQ ID NR: 5), den ge samten mutierten TNF oder Teile davon, worin einige der Ami nosäuren in SEQ ID NR: 5 durch andere Aminosäuren ersetzt worden sind, und diejenigen Polypeptide, worin 1 bis 7 vorzugsweise 7, Aminosäuren von dem N-Terminus von TNF entfernt worden sind:Exemplary fusion partner proteins described in the present Invention can be used encompass the entire human tumor necrosis factor (TNF) or parts thereof with the amino acid sequence shown below (SEQ ID NO: 5), the ge whole mutated TNF or parts thereof, in which some of the Ami noacids in SEQ ID NO: 5 have been replaced by other amino acids and those polypeptides in which 1 to 7 are preferably 7, Amino acids from which TNF's N-terminus has been removed:
Eine menschlichen TNF oder einen mutierten TNF kodierende DNA kann chemisch unter Verwendung eines DNA-Synthetisierers oder über eine Polymerase-Kettenreaktion ("PCR") hergestellt werden (Saiki, K. K. et al., Science, 230, S. 1350-1354 (1985)), wobei menschliche TNF cDNA als Matrize und geeignete, chemisch herge stellte Primer verwendet werden.A human TNF or a mutant TNF encoding DNA can be chemical using a DNA synthesizer or via a polymerase chain reaction ("PCR") (Saiki, K.K. et al., Science, 230, pp. 1350-1354 (1985)), wherein human TNF cDNA as a template and suitable, chemically produced posed primer can be used.
Die einen Teil oder den gesamten mutierten TNF kodierende DNA kann z. B. durch folgende Schritte hergestellt werden: Gewinnen von menschlicher TNF DNA durch PCR einer aus einer U937-Zellinie hergestellten menschlichen Monocyten cDNA-Bibliothek (Clontech, U.S.A.); und Durchführen einer anderen PCR durch Verwendung der TNF DNA als Matrize und von chemisch hergestellten Primern, d. h. einem Sinn Primer, der eine Erkennungsstelle für ein Restriktionsenzym und modifizierte Nucleotidsequenzen an seinem 5′-Ende aufweist, und einem Antisinn Primer, der eine Erkennungsstelle für ein Restriktionsenzym an seinem 5′-Ende aufweist.The DNA encoding part or all of the mutant TNF can e.g. B. can be produced by the following steps: Win of human TNF DNA by PCR from a U937 cell line human monocyte cDNA library (Clontech, USA.); and performing another PCR using the TNF DNA as a template and from chemically produced primers, i.e. H. a sense primer that is a recognition site for a Restriction enzyme and modified nucleotide sequences on his 5'-end, and an anti-sense primer, the one Detection site for a restriction enzyme at its 5'-end having.
Das Miniproinsulin der vorliegenden Erfindung kann chemisch mit einem Peptidsynthesizer gemäß einem herkömmlichen Verfahren oder unter Verwendung eines üblichen gentechnischen Verfahrens in einem Mikroorganismus hergestellt werden.The mini proinsulin of the present invention can chemically a peptide synthesizer according to a conventional method or using a conventional genetic engineering method in a microorganism.
Zur Herstellung eines Miniproinsulins in einem Mikroorganismus wird eine kompatible Wirtszelle, z. B. eine E. coli oder Saccha romyces cerevisiae-Zelle mit einem Expressionsvektor transfor miert, der eine das Miniproinsulin allein kodierende DNA, oder eine fusionierte DNA enthält, die ein aus einem Fusionspartner protein und dem Miniproinsulin bestehendes Fusionsprotein ko diert; und die transformierte Zelle wird unter Bedingungen ge züchtet, die die Expression des Miniproinsulins ermöglicht. Dann wird das hergestellte Miniproinsulin rückgefaltet, durch eine Proteinase hydrolysiert und zum Erhalten von menschlichem Insulin gereinigt.For the production of a miniproinsulin in a microorganism becomes a compatible host cell, e.g. B. an E. coli or saccha romyces cerevisiae cell with a transfor expression vector miert, the a DNA encoding the miniproinsulin alone, or contains a fused DNA that is from a fusion partner protein and the miniproinsulin existing fusion protein ko dated; and the transformed cell is ge under conditions breeds, which enables the expression of the miniproinsulin. Then the miniproinsulin produced is refolded by a Proteinase hydrolyzes and is used to obtain human insulin cleaned.
Demgemäß wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Insulin bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Herstellen einer ein Miniproinsulin kodierenden DNA; Einführen der DNA allein oder zusammen mit einer ein Fusionspartnerprotein kodierenden DNA in einen geeigneten Vektor, La einen Expressionsvektor zur Expression des Miniproinsulins herzustellen; Transformieren einer Wirtszelle mit dem Ex pressionsvektor; Züchten der entstandenen Transformante unter Bedingungen, die die Expression des Miniproinsulins ermöglichen, Trennen des Miniproinsulins von der Kultur und Herstellen von Insulin aus dem Miniproinsulin. Accordingly, the present invention provides a method for Production of insulin provided the following Steps include: preparing a miniproinsulin encoding DNA; Introducing the DNA alone or together with one DNA encoding fusion partner protein into a suitable vector, La an expression vector for the expression of the miniproinsulin manufacture; Transform a host cell with the Ex pressure vector; Cultivate the resulting transformant under Conditions that allow expression of the miniproinsulin, Separating the Mini Proinsulin from the Culture and Making Insulin from the mini proinsulin.
Ein Expressionsvektorsystem kann durch Einführen der das Mini proinsulin allein kodierenden DNA oder durch aufeinanderfolgendes Einführen der das Fusionspartnerprotein und das Miniproinsulin kodierenden DNAs in einen Vektor hergestellt werden, der einen geeigneten Promotor, z. B. lac, trp, tac, pL, T3, T7, SP6, SV40 und 1(pL/pR) enthält; oder durch Ligieren der das Miniproinsulin oder das Fusionsprotein kodierenden DNA mit einer DNA, die einen dieser Promotoren und einen Ribosomen bindenden Bereich enthält, gefolgt von Einführen der ligierten DNA in ein geeignetes Plasmid, z. B. pBR322.An expression vector system can be created by introducing the Mini proinsulin alone encoding DNA or by sequential Introduce the fusion partner protein and the miniproinsulin encoding DNAs are produced in a vector, the one suitable promoter, e.g. B. lac, trp, tac, pL, T3, T7, SP6, SV40 and contains 1 (pL / pR); or by ligating the miniproinsulin or DNA encoding the fusion protein with a DNA encoding a this contains promoters and a ribosome binding region, followed by inserting the ligated DNA into an appropriate one Plasmid, e.g. B. pBR322.
Die vorstehend hergestellten Expressionsvektoren können gemäß üblicher Verfahren, z. B. des Verfahrens von Cohen, wie in Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 69, 2110 (1972) beschrieben, in eine geeignete Wirtszelle, z. B. E. coli eingeführt werden, die unter Berücksichtigung einer Anzahl von auf dem Fachgebiet wohlbe kannten Faktoren ausgewählt wird, z. B. der Kompatibilität mit dem ausgewählten Vektor, der Leichtigkeit, das gewünschte Polypeptid zu gewinnen, der Polypeptideigenschaften, der biologischen Sicherheit und der Kosten, wodurch eine transformierte E. coli- Zelle erhalten wird.The expression vectors prepared above can be according to usual methods, e.g. B. Cohen's method as described in Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 69, 2110 (1972), in a suitable host cell, e.g. B. E. coli are introduced under Taking into account a number of well-known in the field known factors is selected, e.g. B. compatibility with selected vector, the ease, the desired polypeptide to gain, the polypeptide properties, the biological Security and the cost of transforming a transformed E. coli Cell is obtained.
Zwei derartige Transformanten wurden als E. coli BL21 (DE3+pT1M1PI) und E. coli BL21 (DE3+pT2M2PI) bezeichnet und am 29. Dezember 1994 bei dem Korean Culture Center of Microorganismen (KCCM) (Adresse: Department of Food Engineering, College of Eng., Yonsei University, Sodaemun-gu, Seoul 120-749, Korea) mit den Hinterlegungsnummern KCCM-10059 bzw. KCCM-10060 unter den Bedingungen des Budapester Vertrages über die internationale Anerkennung der Hinterlegung von Mikroorganismen für die Zwecke von Patentverfahren hinterlegt. Two such transformants were identified as E. coli BL21 (DE3 + pT1M1PI) and E. coli BL21 (DE3 + pT2M2PI) and on December 29, 1994 at the Korean Culture Center of Microorganisms (KCCM) (Address: Department of Food Engineering, College of Eng., Yonsei University, Sodaemun-gu, Seoul 120-749, Korea) with the Filing numbers KCCM-10059 or KCCM-10060 under the Terms of the Budapest Treaty on International Acknowledgment of deposit of microorganisms for the purposes deposited by patent proceedings.
Die transformierten Zellen werden unter Bedingungen gezüchtet, die die Expression des Miniproinsulins ermöglichen.The transformed cells are grown under conditions which enable expression of the miniproinsulin.
Die in einer Wirtszelle hergestellten Polypeptide können isoliert werden und das gewünschte Miniproinsulin kann davon durch die kombinierte Verwendung von üblichen Verfahren, z. B. der Zellzerstörung, Zentrifugation, Sulfitolyse, Dialyse, Behandlung mit Bromcyan und HPLC getrennt werden.The polypeptides produced in a host cell can be isolated and the desired miniproinsulin can be obtained through the combined use of conventional methods, e.g. B. the Cell destruction, centrifugation, sulfitolysis, dialysis, treatment be separated with cyanogen bromide and HPLC.
Insbesondere kann das in E. coli in Form eines das Fusionsprotein umfassenden Einschlußkörpers hergestellte Miniproinsulin durch die folgenden Verfahren gereinigt werden.In particular, this can be in E. coli in the form of a fusion protein comprehensive inclusion body produced by miniproinsulin the following procedures are cleaned.
Die Zellen in der Kultur werden durch Ultraschall zerstört, und die das Fusionsprotein enthaltenden Einschlußkörper durch Zen trifugation gesammelt. Die Einschlußkörper werden in einem ge eigneten Lösungsmittel, z. B. 6M Guanidin-HCl gelöst; die -SH- Gruppen der Cysteinreste in dem Protein werden durch Sulfitolyse in -SSO₃-Gruppen überführt, und die Proteine werden dann durch Dialyse oder Gelfiltrationschromatographie ausgefällt. Die ausgefällten Proteine werden durch Zentrifugation gesammelt und mehrfach mit einer wäßrigen Lösung gewaschen. Das entstandene Protein wird mit Bromcyan behandelt, und das erhaltene Produkt durch HPLC gereinigt, wodurch das Miniproinsulin erhalten wird.The cells in the culture are destroyed by ultrasound, and the inclusion bodies containing the fusion protein by Zen trifugation collected. The inclusion bodies are in a ge suitable solvents, e.g. B. 6M guanidine HCl dissolved; the -SH- Groups of the cysteine residues in the protein are removed by sulfitolysis transferred to -SSO₃ groups, and the proteins are then by Dialysis or gel filtration chromatography failed. The precipitated proteins are collected by centrifugation and washed several times with an aqueous solution. The resulting Protein is treated with cyanogen bromide and the product obtained purified by HPLC, whereby the miniproinsulin is obtained.
Das Miniproinsulin wird dann zur Rückfaltung mit β-Mercap toethanol behandelt, und das rückgefaltete Miniproinsulin wird mit Trypsin und Carboxypeptidase B vorzugsweise in solchen Mengen behandelt, daß Gewichtsverhältnisse von Trypsin : Carboxypeptidase B : Miniproinsulin von 1 : 5 : 12.500 eingestellt werden, so daß Insulin erhalten wird. The miniproinsulin is then refolded with β-mercap treated to ethanol, and the refolded mini proinsulin with trypsin and carboxypeptidase B, preferably in such amounts treated that weight ratios of trypsin: carboxypeptidase B: Miniproinsulin of 1: 5: 12,500 can be set so that Insulin is obtained.
Wie vorstehend beschrieben, wurde es durch die vorliegende Er findung möglich, die Ausbeute an menschlichem Insulin gegenüber dem Stand der Technik durch Expression eines menschlichen Mini proinsulins zu verbessern, wobei anstelle des sperrigen C-Peptids in Proinsulin ein kurzes Peptid zwischen die A- und B-Ketten von menschlichem Insulin eingeführt wird. Das kurze Peptid besteht aus nur 7 bis 12, vorzugsweise 9, Aminosäuren, ist aber dazu fähig, eine festere β-Schleifenstruktur auszubilden als das C- Peptid. Die Verfahren der Rückfaltung und Hydrolyse können daher mit dem Miniproinsulin effizienter durchgeführt werden als mit dem Proinsulin.As described above, the present Er possible compared to the yield of human insulin the state of the art by expressing a human mini to improve proinsulin, instead of the bulky C-peptide in proinsulin a short peptide between the A and B chains of human insulin is introduced. The short peptide is there from only 7 to 12, preferably 9, amino acids, but it is able to form a firmer β-loop structure than the C- Peptide. The processes of refolding and hydrolysis can therefore with the miniproinsulin more efficiently than with the proinsulin.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter erläutern, ohne ihren Umfang zu beschränken.The following examples are intended to further illustrate the present invention explain without limiting its scope.
Die nachstehend für Fest-in-fest-, Flüssig-in-flüssig- und Fest in-flüssig-Mischungen angegebenen Prozentsätze beziehen sich auf eine G/G-, V/V- bzw. G/V-Basis, wenn nicht anders angegeben.The following for solid-in-solid, liquid-in-liquid and solid percentages given in liquid mixtures refer to a G / G, V / V or G / V basis, unless otherwise stated.
PCRs werden in den Beispielen gemäß dem üblichen in Saiki, K.K. et al., supra, beschriebenen PCR-Verfahren durchgeführt.PCRs are in the examples according to the usual in Saiki, K.K. et al., supra, PCR methods described.
Zum Erhalten einer TNF DNA wurde eine Polymerase-Kettenreaktion (PCR) gemäß dem Verfahren von Saiki, K. K. et al., supra, unter Verwendung einer menschlichen Monocyten cDNA-Bibliothek (Clontech. U.S.A.), die aus einer U937-Zellinie hergestellt worden war, als Matrize und von P1-Primern mit den folgenden Nucleotidsequenzen durchgeführt:A polymerase chain reaction was used to obtain a TNF DNA (PCR) according to the method of Saiki, K.K. et al., Supra, below Use of a human monocyte cDNA library (Clontech. U.S.A.) made from a U937 cell line as a template and from P1 primers with the following Nucleotide sequences performed:
Primer P1
Sinn Primer (SEQ ID NR: 6):Primer P1
Sinn Primer (SEQ ID NO: 6):
5′-GCCATACATA TGGTCAGATC ATCTTCTCGA ACC-3′
Antisinn Primer (SEQ ID NR: 7)
3′-TGAAA CCCTAGTAAC GGGACACTAT TCCTAGGTGT-5′5′-GCCATACATA TGGTCAGATC ATCTTCTCGA ACC-3 ′
Antisense Primer (SEQ ID NO: 7)
3′-TGAAA CCCTAGTAAC GGGACACTAT TCCTAGGTGT-5 ′
Um eine DNA für mutiertes TNF zu erhalten, wurden eine Reihe von
PCRs durchgeführt, wobei die in <Schritt 1< hergestellte TNF DNA
als Matrize und P2 und P3 Primer mit den folgenden
Nucleotidsequenzen verwendet wurden:
Primer P2 (der die gewünschte Nucleotid-Substitution umfaßt)
Sinn Primer (SEQ ID NR: 8):In order to obtain a DNA for mutant TNF, a series of PCRs were carried out, using the TNF DNA produced in <step 1 <as a template and P2 and P3 primers with the following nucleotide sequences:
Primer P2 (which includes the desired nucleotide substitution)
Sinn Primer (SEQ ID NO: 8):
5′-GTGGTGCCAA TAGAGGGCCT GTTCCTCATC TAC-3′
Antisinn Primer (SEQ ID NR: 9):5′-GTGGTGCCAA TAGAGGGCCT GTTCCTCATC TAC-3 ′
Antisense Primer (SEQ ID NO: 9):
3′-cAC CACGGTTATC TCCCGGACAA GGAGTAGATG-5′
Primer P3 (komplementär zu den 5′- und 3′-Enden der TNF DNA)
Sinn Primer (SEQ ID NR: 10):3′-cAC CACGGTTATC TCCCGGACAA GGAGTAGATG-5 ′
Primer P3 (complementary to the 5'- and 3'-ends of the TNF DNA)
Sinn Primer (SEQ ID NO: 10):
5′ -ATACATATGC CGAGTGACAA GCCTGTA-3′
Antisinn Primer (SEQ ID NR: 11):5 ′ -ATACATATGC CGAGTGACAA GCCTGTA-3 ′
Antisense Primer (SEQ ID NO: 11):
3′-A TGAAACCCTA GTAACGGGCC CCTAGGTACA-5′.3′-A TGAAACCCTA GTAACGGGCC CCTAGGTACA-5 ′.
Die erste PCR wurde unter Verwendung der in <Schritt 1< herge stellten TNF DNA als Matrize, eines P2 Sinn Primers und eines P3 Antisinn Primers durchgeführt, und die zweite PCR wurde nach demselben Verfahren wie bei der ersten PCR durchgeführt, außer daß ein P2 Antisinn Primer und ein P3 Sinn Primer verwendet wurden. Die beiden entstandenen PCR-Produkte wurden gemischt und dann annealt.The first PCR was performed using the in <Step 1 < provided TNF DNA as a template, a P2 Sinn primer and a P3 Antisense primers were performed, and the second PCR was performed after same procedure as for the first PCR, except that uses a P2 antisense primer and a P3 sense primer were. The two resulting PCR products were mixed and then anneal.
Dann wurde die DNA für das mutierte TNF durch PCR unter Verwen dung eines P3 Sinn Primers mit einer NdeI-Erkennungsstelle an seinem 5′-Ende und eines P3 Antisinn Primers mit SmaI- und BamHI- Erkennungsstellen an seinem 3′-Ende amplifiziert. Das entstandene PCR-Produkt, das T150 genannt wurde, kodiert ein mutiertes TNF, worin 7 Aminosäuren von dem N-Terminus von TNF entfernt worden waren, und Serin an der 52. Position, Tyrosin an der 56. Position und Leucin an der 157. Position des TNF durch Isoleucin, Phenylalanin bzw. Arginin ersetzt worden waren.Then the DNA for the mutant TNF was used by PCR using application of a P3 Sinn primer with an NdeI recognition site its 5'-end and a P3 antisense primer with SmaI- and BamHI- Detection sites amplified at its 3'-end. The resulting PCR product called T150 encodes a mutant TNF wherein 7 amino acids have been removed from the N-terminus of TNF and serine at position 52, tyrosine at position 56 and leucine at the 157th position of the TNF by isoleucine, Phenylalanine or arginine had been replaced.
T150 wurde mit NdeI und BamHl verdaut und dann unter Verwendung von T4 DNA-Ligase an die Ndel/BamHI-Stelle eines Vektors ligiert, der durch Verdauen von Plasmid pT7-7 (Department of Biological Chemistry, Harvard Medical School) mit NdeI und BamHl hergestellt worden war. Das entstandene Plasmid wurde als pT7-T150 bezeichnet.T150 was digested with NdeI and BamHl and then using ligated from T4 DNA ligase to the Ndel / BamHI site of a vector, by digesting plasmid pT7-7 (Department of Biological Chemistry, Harvard Medical School) with NdeI and BamHl had been. The resulting plasmid was called pT7-T150 designated.
Eine PCR wurde unter Verwendung der in <Schritt 1< hergestellten TNF DNA als Matrize, von P3 als Sinn Primer und einem Antisinn Primer mit der folgenden Nucleotid-Sequenz durchgeführt:A PCR was carried out using that prepared in <Step 1 < TNF DNA as a template, P3 as a sense primer and an anti-sense Primer with the following nucleotide sequence:
Antisinn Primer (SEQ ID NR: 12):Antisense Primer (SEQ ID NO: 12):
3′-G ACATGGAGTA GATGAGGGCC CCTAGGTACA-5′3′-G ACATGGAGTA GATGAGGGCC CCTAGGTACA-5 ′
Das entstandene PCR-Produkt, das T1 genannt wurde, kodiert ein mutiertes TNF, worin 7 Aminosäuren von dem N-Terminus von TNF entfernt worden waren, und Serin an der 52. Position und Glutamin an der 61. Position durch Isoleucin bzw. Arginin ersetzt worden waren.The resulting PCR product, called T1, encodes one mutant TNF, wherein 7 amino acids from the N-terminus of TNF had been removed, and serine at the 52nd position and glutamine replaced at the 61st position by isoleucine or arginine were.
T1 wurde mit NdeI und BamHI verdaut und dann unter Verwendung einer T4 DNA-Ligase an die NdeI/BamHI-Stelle eines Vektors li giert, der durch Verdauen des Plasmids pT7-7 mit NdeI und BamHI hergestellt worden war. Das entstandene Plasmid wurde als pT7-T1 bezeichnet, und sein Herstellungsverfahren wird in Fig. 1 gezeigt.T1 was digested with NdeI and BamHI and then ligated to the NdeI / BamHI site of a vector made by digesting plasmid pT7-7 with NdeI and BamHI using a T4 DNA ligase. The resulting plasmid was named pT7-T1 and its method of preparation is shown in Figure 1.
Es wurde ein ein Polypeptid kodierendes synthetisches Po lynucleotid T2 hergestellt. Das Polypeptid enthält die 8. bis 12. Aminosäuren des N-Terminus von TNF und auch zehn Histidinreste, die seine Reinigung erleichtern. Die folgende Aminosäure-Sequenz wird in T2 kodiert (SEQ ID NR: 13):It became a synthetic Po encoding a polypeptide lynucleotide T2 produced. The polypeptide contains the 8th to 12th Amino acids of the N-terminus of TNF and also ten histidine residues, that facilitate its cleaning. The following amino acid sequence is encoded in T2 (SEQ ID NO: 13):
H₂N-Pro Ser Asp Lys Pro His His His His His His His His His His Ser Ser-COOHH₂N-Pro Ser Asp Lys Pro His His His His His His His His His His Ser Ser-COOH
Es wurde eine PCR unter Verwendung der Primer T20-I, T20-II und T20-III in einem Verhältnis von 10 : 1 : 10 durchgeführt, wodurch eine das Polynucleotid T2 umfassende und NdeI- und BamHI-Erken nungsstellen an ihren 5′- bzw. 3′-Enden aufweisende DNA erhalten wurde:PCR was performed using primers T20-I, T20-II and T20-III performed in a ratio of 10: 1: 10, whereby a nucleotide comprising the T2 polynucleotide and NdeI and BamHI at their 5'- or 3'-ends has been:
T20-I (Sinn Primer; SEQ ID NR: 14):T20-I (Sinn Primer; SEQ ID NO: 14):
5′-TATACATATG CCGAGTGACA AGCCT-3′
T20-II (Sinn Primer; SEQ ID NR: 15):5′-TATACATATG CCGAGTGACA AGCCT-3 ′
T20-II (Sinn Primer; SEQ ID NO: 15):
5′-AGTGACAAGC CTCATCATCA TCATCATCAT CATCATCATC ACAGCAG-3′
T20-III (Antisinn Primer; SEQ ID NR: 16) :5′-AGTGACAAGC CTCATCATCA TCATCATCAT CATCATCATC ACAGCAG-3 ′
T20-III (antisense primer; SEQ ID NO: 16):
3′-TAGT AGTGTCGTCG CCTAGGTACA-5′3'-TAGT AGTGTCGTCG CCTAGGTACA-5 ′
Das entstandene PCR-Produkt wurde mit NdeI und BamHI verdaut und dann unter Verwendung einer T4 DNA-Ligase mit einem mit NdeI/BamHI behandelten Plasmid pT7-7 ligiert. Das entstandene Plasmid wurde als pT7-T2 bezeichnet, und sein Herstellungsver fahren wird in Fig. 1 gezeigt.The resulting PCR product was digested with NdeI and BamHI and then ligated using a T4 DNA ligase to a plasmid pT7-7 treated with NdeI / BamHI. The resulting plasmid was named pT7-T2 and its method of production is shown in FIG. 1.
Auf der Basis der Information über die Aminosäuren-Sequenz von menschlichem Proinsulin (Ullrich, A. et al., Science, 612-615 (1980)) wurde eine synthetische, menschliches Proinsulin kodie rende DNA, die die folgende Nucleotid-Sequenz (SEQ ID NR: 17) aufweist, unter Verwendung der in E. coli in hohem Maße bevor zugten Kodone hergestellt, um die Expressionsrate der DNA zu steigern:Based on the information about the amino acid sequence of human proinsulin (Ullrich, A. et al., Science, 612-615 (1980)) became a synthetic, human proinsulin code DNA that has the following nucleotide sequence (SEQ ID NO: 17) has, before using to a great extent in E. coli pulled codons to increase the rate of expression of the DNA increase:
Insbesondere wurden Oligonucleotide mit den folgenden Nucleotid-
Sequenzen zur Verwendung bei der Herstellung eines Proinsulingens
unter Einsatz eines automatischen ABI DNA-Synthetisierers (Modell
392) hergestellt, wobei das Festphasen-Phosphit-Syntheseverfahren
verwendet wurde:
pTA (SEQ ID NR. 18):In particular, oligonucleotides with the following nucleotide sequences for use in the production of a proinsulin gene were made using an ABI DNA Automatic Synthesizer (Model 392) using the solid phase phosphite synthesis method:
pTA (SEQ ID NO.18):
pTB (SEQ ID NR: 19):pTB (SEQ ID NO: 19):
pTC (SEQ ID NR: 20):pTC (SEQ ID NO: 20):
pTD (SEQ ID NR: 21):pTD (SEQ ID NO: 21):
pTE (SEQ ID NR: 22):pTE (SEQ ID NO: 22):
p31 (SEQ ID NR: 23) : 5′-GTACCTGGTT TGCGGTGAAC GTGGT-3′
p112 (SEQ ID NR: 24): 3′-TAAC ATTGATCATT TTCGAAGCAT-5′
pBAM (SEQ ID NR: 25): 5′-GCAGGATCCA TGTTCGTTAA T-3′
pHIN (SEQ ID NR: 26): 3′-ATAA CATTGATCAT TTTCGAAACG-5′
p7l (SEQ ID NR: 27): 5′-GGTGCAGGCT CTCTGCAGCC GTTGG-3′
p72 (SEQ ID NR: 28): 3′-CCGAG AGACGTCGGC AACCGCGACC-5′p31 (SEQ ID NO: 23): 5′-GTACCTGGTT TGCGGTGAAC GTGGT-3 ′
p112 (SEQ ID NO: 24): 3′-TAAC ATTGATCATT TTCGAAGCAT-5 ′
pBAM (SEQ ID NO: 25): 5′-GCAGGATCCA TGTTCGTTAA T-3 ′
pHIN (SEQ ID NO: 26): 3′-ATAA CATTGATCAT TTTCGAAACG-5 ′
p7l (SEQ ID NO: 27): 5′-GGTGCAGGCT CTCTGCAGCC GTTGG-3 ′
p72 (SEQ ID NO: 28): 3′-CCGAG AGACGTCGGC AACCGCGACC-5 ′
Ein DNA-Fragment wurde durch die PCR unter Verwendung der Oli gonucleotide pTA und pTB als Matrizen und der Oligonucleotide p71 und p112 als Primer hergestellt und als Fragment bezeichnet. Ein anderes Fragment, das als Fragment pCD bezeichnet wurde, wurde ebenfalls nach demselben Verfahren unter Verwendung der Oligonucleotide pTC und pTD als Matrizen und der Oligonucleotide p31 und p72 als Primer hergestellt. Gleiche Mengen der Fragmente pAB und pCD wurden gemischt und dann annealt. Ein drittes Fragment, das als Fragment pABCD bezeichnet wurde, wurde dann durch PCR hergestellt, wobei das annealte Oligonucleotid als Matrize und die Oligonucleotide p31 und p112 als Primer verwendet wurden.A DNA fragment was obtained by PCR using the Oli gonucleotides pTA and pTB as templates and the oligonucleotide p71 and p112 prepared as a primer and designated as a fragment. Another fragment called pCD fragment was also made using the same procedure using the Oligonucleotides pTC and pTD as templates and the oligonucleotides p31 and p72 prepared as primers. Equal amounts of the fragments pAB and pCD were mixed and then annealed. A third Fragment, which was designated fragment pABCD, was then prepared by PCR, the annealed oligonucleotide as Template and the oligonucleotides p31 and p112 used as primers were.
Außerdem wurden gleiche Mengen des Fragments pABCD und des Oli gonucleotids pTE gemischt und dann annealt. Es wurde eine das gesamte menschliche Proinsulin kodierende DNA durch PCR hergestellt, wobei das annealte Oligonucleotid als Matrize und die Oligonucleotide pBAM und pHIN als Primer verwendet wurden.In addition, equal amounts of the pABCD fragment and the Oli gonucleotides pTE mixed and then annealed. It became one of those DNA encoding all human proinsulin by PCR prepared, the annealed oligonucleotide as a template and the oligonucleotides pBAM and pHIN were used as primers.
Die in <Schritt 1< erhaltene DNA für das menschliche Proinsulin wurde mit BamHI und HindIII verdaut, wodurch eine doppelsträngige DNA mit kohäsiven Enden hergestellt wurde, die Erkennungsstellen für BamHI und HindIII an ihren 5′- bzw. 3′-Enden enthielt.The DNA for human proinsulin obtained in <step 1 < was digested with BamHI and HindIII, creating a double-stranded DNA with cohesive ends was made at the recognition sites contained for BamHI and HindIII at their 5'- and 3'-ends.
Das in Beispiel 1 hergestellte Plasmid pT7-T150 wurde mit BamHI und HindIII verdaut und dann unter Verwendung von T4 DNA-Ligase mit der mit BamHI/HindIII behandelten DNA für das menschliche Proinsulin, die vorstehend erhalten wurde, ligiert. Das ent standene Plasmid wurde als Plasmid pT150-hPI bezeichnet.The plasmid pT7-T150 prepared in Example 1 was treated with BamHI and Hind III and then digested using T4 DNA ligase with BamHI / HindIII treated DNA for human Proinsulin obtained above ligated. That ent standing plasmid was called plasmid pT150-hPI.
Die in <Schritt 1< von Beispiel 4 erhaltende hPI DNA wurde mit BamHI und HindIII verdaut, wodurch eine doppelsträngige DNA mit kohäsiven Enden erhalten wurde, die Erkennungsstellen für BamHI und HindIII an ihren 5′- bzw. 3′-Enden enthielt.The hPI DNA obtained in <Step 1 <of Example 4 was also used BamHI and HindIII digested, creating a double-stranded DNA with cohesive ends was obtained, the recognition sites for BamHI and HindIII contained at their 5'- and 3'-ends.
Das in Beispiel 2 hergestellte Plasmid pT7-T1 wurde mit BamHI und HindIII verdaut und dann unter Verwendung von T4 DNA-Ligase mit der mit BamHI/HindIII behandelten hPI DNA, die vorstehend erhalten worden ist, ligiert. Das entstandene Plasmid wurde als pTl-hPI bezeichnet und sein Herstellungsverfahren wird in Fig. 2 gezeigt.The plasmid pT7-T1 prepared in Example 2 was digested with BamHI and HindIII and then ligated using T4 DNA ligase with the BamHI / HindIII treated hPI DNA obtained above. The resulting plasmid was named pTl-hPI and its production process is shown in Fig. 2.
Die in <Schritt 1< von Beispiel 4 erhaltene hPI DNA wurde mit BamHI und HindIII verdaut, wodurch eine doppelsträngige DNA mit kohäsiven Enden erhalten wurde, die Erkennungsstellen für BamHI und HindIII an ihren 5′- bzw. 3′-Enden enthielt.The hPI DNA obtained in <Step 1 <of Example 4 was also analyzed BamHI and HindIII digested, creating a double-stranded DNA with cohesive ends was obtained, the recognition sites for BamHI and HindIII contained at their 5'- and 3'-ends.
Das in Beispiel 3 hergestellte Plasmid pT7-T2 wurde mit BamHI und HindIII verdaut und dann unter Verwendung von T4 DNA-Ligase mit der mit BamHl/HindIII behandelten hPI DNA, die vorstehend er halten worden war, ligiert. Das entstandene Plasmid wurde als pT2-hPI bezeichnet, und sein Herstellungsverfahren wird in Fig. 2 gezeigt.The plasmid pT7-T2 prepared in Example 3 was digested with BamHI and HindIII and then ligated using T4 DNA ligase to the BamHI / HindIII treated hPI DNA obtained above. The resulting plasmid was named pT2-hPI and its method of preparation is shown in Figure 2.
Miniproinsuline, von denen jedes ein zwischen den A- und B-Ketten angeordnetes, eine β-Schleife bildendes Peptid umfaßt, kodierende DNAs wurden auf eine Weise hergestellt, daß die zweite Aminosäure des Peptids ein Prolinrest ist, von dem bekannt ist, daß er eine feste β-Schleifenstruktur bewirkt (Dyson, H. J. et al., J. Mol. Biol., 201, S. 161-200 (1988)). Das Peptid ist Arg-ArgAla-Pro- Gly-Asp-Val-Lys-Arg (SEQ ID NR: 1) (M1PI); Arg-Arg-Tyr-Pro-Gly- Asp-Val-Lys-Arg (SEQ ID NR: 2) (M2PI); Arg-Arg-His-Pro-Gly-Asp- Val-Lys-Arg (SEQ ID NR: 3) (M3PI); oder Arg-Arg-Gly-Pro-Gly-Lys- Arg (SEQ ID NR: 4) (M4PI)Mini proinsulins, each one between the A and B chains arranged, encoding a β-loop-forming peptide DNAs were prepared in a way that the second amino acid of the peptide is a proline residue which is known to be a causes a fixed β-loop structure (Dyson, H. J. et al., J. Mol. Biol., 201, pp. 161-200 (1988)). The peptide is Arg-ArgAla-Pro Gly-Asp-Val-Lys-Arg (SEQ ID NO: 1) (M1PI); Arg-Arg-Tyr-Pro-Gly- Asp-Val-Lys-Arg (SEQ ID NO: 2) (M2PI); Arg-Arg-His-Pro-Gly-Asp- Val-Lys-Arg (SEQ ID NO: 3) (M3PI); or Arg-Arg-Gly-Pro-Gly-Lys- Arg (SEQ ID NO: 4) (M4PI)
Insbesondere wurden unter Verwendung eines automatischen DNA-
Synthetisierers Primer mit den folgenden Nucleotid-Sequenzen
hergestellt:
Primer pBAM (SEQ ID NR: 25): 5′-GCAGGATCCA TGTTCGTTAA T-3′
Primer pHIN (SEQ ID NR: 26): 3′-ATAA CATTGATCAT TTTCGAAACG-5′
Primer psM1
Sinn Primer (SEQ ID NR: 29)
5′-GCTCCGGGTG ACGTTAAACG TGGCATCGTT GAACAA-3′
Antisinn Primer (SEQ ID NR: 30)
3′-TGG GGCTTTTGGG CAGCGCGAGG CCCACTGCAA-s′
Primer psM2
Sinn Primer (SEQ ID NR: 31)
5′-TACCCGGGTG ACGTTAAACG TGGCATCGTT GAACAA-3′
Antisinn Primer (SEQ ID NR: 32)
3′-TGG GGCTTTTGGG CAGCGATGGG CCACTGAA-5′
Primer psM3
Sinn Primer (SEQ ID NR: 33)
5′ - CACCCGGGTG ACGTTAAACG TGGCATCGTT GAACAA- 3′
Antisinn Primer (SEQ ID NR: 34)
3′ - TGG GGCTTTTGGG CAGCGGTGGG CCCACTGCAA- 5′
Primer psM4
Sinn Primer (SEQ ID NR: 35)
5′ -GGTCCGGGTA AACGTGGCAT CGTTGAACAA-3′
Antisinn Primer (SEQ ID NR: 36)
3′ -TGGGGCT TTTGGGCAGC GCCAGGCCCA-5′In particular, primers with the following nucleotide sequences were prepared using an automatic DNA synthesizer:
Primer pBAM (SEQ ID NO: 25): 5′-GCAGGATCCA TGTTCGTTAA T-3 ′
Primer pHIN (SEQ ID NO: 26): 3′-ATAA CATTGATCAT TTTCGAAACG-5 ′
Primer psM1
Sinn Primer (SEQ ID NO: 29)
5′-GCTCCGGGTG ACGTTAAACG TGGCATCGTT GAACAA-3 ′
Antisense Primer (SEQ ID NO: 30)
3′-TGG GGCTTTTGGG CAGCGCGAGG CCCACTGCAA-s ′
Primer psM2
Sinn Primer (SEQ ID NO: 31)
5′-TACCCGGGTG ACGTTAAACG TGGCATCGTT GAACAA-3 ′
Antisense Primer (SEQ ID NO: 32)
3′-TGG GGCTTTTGGG CAGCGATGGG CCACTGAA-5 ′
Primer psM3
Sinn Primer (SEQ ID NO: 33)
5 ′ - CACCCGGGTG ACGTTAAACG TGGCATCGTT GAACAA- 3 ′
Antisense Primer (SEQ ID NO: 34)
3 ′ - TGG GGCTTTTGGG CAGCGGTGGG CCCACTGCAA- 5 ′
Primer psM4
Sinn Primer (SEQ ID NO: 35)
5 ′ -GGTCCGGGTA AACGTGGCAT CGTTGAACAA-3 ′
Antisense Primer (SEQ ID NO: 36)
3 ′ -TGGGGCT TTTGGGCAGC GCCAGGCCCA-5 ′
Eine Miniproinsulin M1 kodierende DNA wurde wie folgt herge stellt. Ein DNA-Fragment, das den 5′-Endbereich enthält, der Miniproinsulin 1 ("sM1-A") kodiert, wurde durch PCR unter Verwendung des in Beispiel 4 hergestellten Proinsulingens als Matrize und des Primers pBAM und des Antisinn Primers von psM1 hergestellt. Ein DNA-Fragment, das den 3′-Endbereich enthält, der Miniproinsulin 1 ("sM1-B") kodiert, wurde ebenfalls durch PCR unter Verwendung des in Beispiel 4 hergestellten Proinsulingens als Matrize und des Primers pHIN und des Sinn Primers von psM1 hergestellt. Gleiche Mengen von sM1-A und sM1-B wurden gemischt und rekombiniert. Eine Miniproinsulin Ml kodierende DNA wurde durch PCR unter Verwendung der rekombinierten DNA als Matrize und der Primer pBAM und pHIN hergestellt.A DNA encoding miniproinsulin M1 was prepared as follows poses. A DNA fragment that contains the 5 'end region, the Miniproinsulin 1 ("sM1-A") was encoded by PCR under Use of the proinsulin gene prepared in Example 4 as Template and primer pBAM and antisense primer from psM1 manufactured. A DNA fragment that contains the 3'-end region, the Miniproinsulin 1 ("sM1-B") was also encoded by PCR using the proinsulin gene prepared in Example 4 as a template and the primer pHIN and the Sinn primer of psM1 manufactured. Equal amounts of sM1-A and sM1-B were mixed and recombined. A miniproinsulin Ml coding DNA was by PCR using the recombined DNA as a template and the primers pBAM and pHIN were prepared.
Die Miniproinsulin M1 DNA wurde mit BamHI und HindIII verdaut, um eine doppelsträngige DNA mit kohäsiven Enden zu erhalten, die Erkennungsstellen für BamHI und HindIII an ihren 5′- bzw. 3′- Enden enthielt.The miniproinsulin M1 DNA was digested with BamHI and HindIII to to obtain a double-stranded DNA with cohesive ends that Detection sites for BamHI and HindIII at their 5′- and 3′- Contained ends.
Das in Beispiel 2 hergestellte Plasmid pT7-T1 wurde mit BamHI und HindIII verdaut und dann unter Verwendung von T4 DNA-Ligase mit der mit BamHI/HindIII behandelten Miniproinsulin M1 DNA, die vorstehend erhalten worden war, ligiert. Das entstandene Plasmid wurde als Plasmid pT1-M1PI bezeichnet.The plasmid pT7-T1 prepared in Example 2 was treated with BamHI and HindIII digested and then using T4 DNA ligase the miniproinsulin M1 DNA treated with BamHI / HindIII, the had been obtained above. The resulting plasmid was called plasmid pT1-M1PI.
Die die Miniproinsuline M2, M3 bzw. M4 kodierenden DNAs wurden gemäß demselben Verfahren wie vorstehend beschrieben hergestellt, außer daß jeder der Primer psM2, psM3 und psM4 anstelle des Primers psMl verwendet wurde. Dann wurden die Plasmide pT1-M2PI, pT1-M3PI und pT1-M4PI, die die Miniproinsulin M2, M3 bzw. M4 DNAs umfassen, ebenfalls gemäß demselben Verfahren wie vorstehend hergestellt. Die Herstellungsverfahren der Plasmide pT1-M1PI, pT1-M2PI, pT1-M3PI und pT2-P4PI werden in Fig. 3 gezeigt.The DNAs encoding the miniproinsulins M2, M3 and M4 were prepared according to the same procedure as described above, except that each of the primers psM2, psM3 and psM4 was used instead of the primer psMl. Then the plasmids pT1-M2PI, pT1-M3PI and pT1-M4PI, which comprise the miniproinsulin M2, M3 and M4 DNAs, respectively, were also prepared according to the same method as above. The production methods of the plasmids pT1-M1PI, pT1-M2PI, pT1-M3PI and pT2-P4PI are shown in FIG. 3.
Das in Beispiel 3 hergestellte Plasmid pT7-T2 wurde mit BamHI und HindIII verdaut und dann unter Verwendung von T4 DNA-Ligase mit einer mit BamHI/HindIII behandelten Miniproinsulin M1 DNA ligiert. Das entstandene Plasmid wurde als Plasmid pT2-M1PI be zeichnet. Die Plasmide pT2-M2PI, pT2-M3PI und pT2-M4PI, die Mi niproinsulin M2, M3 bzw. M4 DNAs umfassen, wurden ebenfalls gemäß denselben Verfahren wie vorstehend hergestellt. Die Her stellungsverfahren der Plasmide pT2-M1PI, pT2-M2PI, pT2-M3PI und pT2-M4PI werden in Fig. 4 gezeigt.The plasmid pT7-T2 prepared in Example 3 was digested with BamHI and HindIII and then ligated using T4 DNA ligase to a BamHI / HindIII treated miniproinsulin M1 DNA. The resulting plasmid was called plasmid pT2-M1PI. The plasmids pT2-M2PI, pT2-M3PI and pT2-M4PI, which comprise miniproinsulin M2, M3 and M4 DNAs, respectively, were also prepared according to the same methods as above. The preparation methods of the plasmids pT2-M1PI, pT2-M2PI, pT2-M3PI and pT2-M4PI are shown in FIG. 4.
E. coli XL-1-Blue wurde gemäß dem Verfahren von Hanahan, wie in DNA Cloning, Band 1, Hg. D.M. Glover, IRS Presse, 109-135 (1985) beschrieben, mit den Plasmiden pT1-M1PI, pT1-M2PI, pT1-M3PI, pT1- M4PI, pT2-M1PI, pT2-M2PI, pT2-M3PI, pT2-M4PI, pT1-hPI bzw. pT2- hPI transformiert. Danach wurden die auf dem festen Medium gebildeten Ampicillin-resistenten Kolonien ausgewählt und dann wurde 1 ml LB-Medium (10 g Bacto Trypton, 5 g Bacto Hefeextrakt und 10 g NaCI pro pro 1), das 50 µg/ml Ampicillin enthielt, damit geimpft.E. coli XL-1-Blue was prepared according to the Hanahan method as described in DNA Cloning, Volume 1, Ed. D.M. Glover, IRS Press, 109-135 (1985) with the plasmids pT1-M1PI, pT1-M2PI, pT1-M3PI, pT1- M4PI, pT2-M1PI, pT2-M2PI, pT2-M3PI, pT2-M4PI, pT1-hPI or pT2- hPI transformed. After that, they were on the solid medium formed ampicillin-resistant colonies and then selected 1 ml LB medium (10 g Bacto Trypton, 5 g Bacto yeast extract and 10 g NaCI pro per 1) containing 50 µg / ml ampicillin vaccinated.
Die Kolonien wurden 12 Stunden lang bei 37°C inkubiert, und die entstandene Kultur wurde 2 Minuten lang bei 8.000 × g zen trifugiert, wodurch E. coli-Zellpellets erhalten wurden. Plasmide wurden unter Verwendung des alkalischen Lysis-Verfahrens (Methods in Molecular Biology, Hg. Leonard G. Davis et al., Elsevier, S. 99-101 (1986)) von den Pellets abgetrennt und 1 µg des Plasmids wurde in 50 µl TE-Puffer (pH 8,0) gelöst. 0,1 µg der Plasmidlösung wurden mit 2 kl von 10 × One-phor-all-Puffer (100 mM Trisacetat, 100 mM Magnesiumacetat, 500 mM Kaliumacetat) , 1 Einheit NdeI und 5 Einheiten HindIII gemischt und es wurde destilliertes Wasser bis zu einem Endvolumen von 10 µl zu dem Gemisch gegeben. Man ließ die Lösung 2 Stunden lang bei 37°C reagieren, und unterzog sie dann einer 1%igen Agarosegel- Elektrophorese, um den Einschub eines DNA-Fragments zu bestäti gen.The colonies were incubated at 37 ° C for 12 hours, and the resulting culture was zen at 8,000 × g for 2 minutes centrifuged, whereby E. coli cell pellets were obtained. Plasmids were carried out using the alkaline lysis method (Methods in Molecular Biology, Ed. Leonard G. Davis et al., Elsevier, S. 99-101 (1986)) separated from the pellets and 1 ug of the plasmid was dissolved in 50 ul TE buffer (pH 8.0). 0.1 µg of Plasmid solution was mixed with 2 μl of 10 × one-phor-all buffer (100 mM trisacetate, 100 mM magnesium acetate, 500 mM potassium acetate), 1 Unit NdeI and 5 units HindIII mixed and it was distilled water up to a final volume of 10 µl to the Given mixture. The solution was left at 37 ° C for 2 hours react, and then subjected them to a 1% agarose gel Electrophoresis to confirm insertion of a DNA fragment gene.
Die Plasmide, bei denen bestätigt wurde, daß sie das DNA-Fragment enthielten, wurden verwendet, um die Expressionswirtszelle E. The plasmids which were confirmed to be the DNA fragment were used to express the expression host cell E.
coli BL21 (DE3) gemäß demselben Verfahren wie vorstehend zu transformieren, und es wurden die Ampicillin-resistenten Kolonien ausgewählt.coli BL21 (DE3) according to the same procedure as above transform, and it became the ampicillin resistant colonies selected.
Mit den Plasmiden pT1-M1PI bzw. pT2-M2PI transformierte E. coli BL21 (DE3)-Zellen, d. h. E. coli BL21 (DE3+pT1-M2PI) und E. coli BL21 (DE3+pT2-M2PI) wurden am 29. Dezember 1994 mit den Hinter legungsnummern KCCM-10059 bzw. KCCM-10060 bei dem Korean Culture Center of Microorganismus hinterlegt.E. coli transformed with the plasmids pT1-M1PI or pT2-M2PI BL21 (DE3) cells, i.e. H. E. coli BL21 (DE3 + pT1-M2PI) and E. coli BL21 (DE3 + pT2-M2PI) were rearranged on December 29, 1994 KCCM-10059 or KCCM-10060 with the Korean Culture Center of microorganism deposited.
1 ml eines LB-Mediums wurde mit den vorstehend ausgewählten Ko lonien geimpft und die Kolonien wurden 12 Stunden lang bei 37°C gezüchtet. Die Kultur wurde in 50 ml eines 50 µg/ml Ampicillin enthaltenden LB-Mediums überführt, und, sobald die optische Dichte der Kultur bei 600 nm 0,1 bis 0,4 betrug, wurde IPTG (Isopropylthiogalactopyranosid) bis zu einer Endkonzentration von 1 mM zu der Kultur gegegeben. Die Kultur wurde 4 Stunden lang auf 37°C gehalten, während mit 200 U pro Min gerührt wurde, und dann 2 Minuten lang bei 8,000 U pro Min zentrifugiert, wodurch E. coli-Zellpellets erhalten wurden.1 ml of an LB medium was mixed with the Ko Lions were vaccinated and the colonies were kept at 37 ° C for 12 hours bred. The culture was in 50 ml of a 50 µg / ml ampicillin containing LB medium, and once the optical Density of the culture at 600 nm was 0.1 to 0.4 IPTG (isopropylthiogalactopyranoside) to a final concentration of 1 mM added to the culture. The culture was for 4 hours kept at 37 ° C while stirring at 200 rpm, and then centrifuged at 8,000 rpm for 2 minutes, whereby E. coli cell pellets were obtained.
Die in Beispiel 8 erhaltenen E. coli-Zellpellets wurden in 5 ml eines 10 mM Natriumphosphatpuffers (pH 7,4) suspendiert und dann einer Ultraschallbehandlung unterworfen, um die Zellen zu zerstören. Das Zell-Lysat wurde 10 Minuten bei 4°C und 6.000 × g zentrifugiert, um Pellets zu erhalten. Die Pellets wurden mit dem 10-fachen Volumen von bei 4°C gehaltenem Triton X-100-Puffer (50 mM Tris-HCl, pH 8,0, 10 mM EDTA, 0,5% (v/v) Triton X-100, 100 mM NaCl) gewaschen und dann 5 Minuten lang bei 8.000 × g zentrifugiert, um die Pellets abzutrennen. Diese Wasch- und Wiedergewinnungsschritte wurden zweimal wiederholt.The E. coli cell pellets obtained in Example 8 were in 5 ml a 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7.4) and then suspended subjected to ultrasound treatment to the cells to destroy. The cell lysate was 10 minutes at 4 ° C and 6,000 × g centrifuged to obtain pellets. The pellets were made with 10 times the volume of Triton X-100 buffer kept at 4 ° C (50mM Tris-HCl, pH 8.0, 10mM EDTA, 0.5% (v / v) Triton X-100, 100 mM NaCl) and then at 8,000 x g for 5 minutes centrifuged to separate the pellets. This washing and Recovery steps were repeated twice.
Die Pellets wurden in 1 ml 0,1 M Tris-HCl (pH 8,9) gelöst, die 6 M Guanidin-HCI enthielt, und es wurden 50 mg Natriumsulfit und 25 mg Natriumtetrathionat zu der Lösung gegeben. Das entstandene Gemisch wurde 20 Stunden lang bei Raumtemperatur umgesetzt und dann 30 Minuten lang bei 12.000 × g zentrifugiert, wodurch eine überstehende Flüssigkeit erhalten wurde. Die überstehende Flüssigkeit wurde in eine Spectra Por #3-Dialysemembran gebracht und dann 24 Stunden lang gegen destilliertes Wasser von 4°C dialysiert. Das entstandene Dialysat wurde 30 Minuten lang bei 10.000 × g zentrifugiert, wodurch Niederschläge erhalten wurden. Zu den Niederschlägen wurden Harnstoff und Salzsäure bis zu Endkonzentrationen von 8 M bzw. 0,1 M gegeben. Dann wurden 5 mg Bromcyan zu dem Gemisch gegeben, und die entstandene Lösung wurde 20 Stunden lang bei Raumtemperatur umgesetzt. Das entstandene Reaktionsgemisch wurde unter Verwendung eines HPLC-Systems (Hitachi, Japan) und einer C-18-Umkehrphasensäule (Pharmacia) gereinigt.The pellets were dissolved in 1 ml 0.1 M Tris-HCl (pH 8.9), the 6th M contained guanidine-HCl, and 50 mg of sodium sulfite and 25 mg of sodium tetrathionate was added to the solution. The resulting Mixture was reacted for 20 hours at room temperature and then centrifuged at 12,000 x g for 30 minutes, resulting in a supernatant liquid was obtained. The protruding one Liquid was placed in a Spectra Por # 3 dialysis membrane and then against distilled water at 4 ° C for 24 hours dialyzed. The resulting dialysate was kept for 30 minutes Centrifuged 10,000 × g, whereby precipitates were obtained. To the rainfall, urea and hydrochloric acid were up to Final concentrations of 8 M and 0.1 M were given. Then 5 mg Cyanogen bromide was added to the mixture and the resulting solution was Reacted for 20 hours at room temperature. The resulting Reaction mixture was carried out using an HPLC system (Hitachi, Japan) and a C-18 reverse phase column (Pharmacia) cleaned.
Das in Beispiel 10 erhaltene sulfonierte Miniproinsulin wurde getrocknet und dann in 50 mM Glycinpuffer (pH 11,0) bis zu einer Konzentration von 53 µM gelöst. Die entstandene Lösung wurde in Eis abgekühlt, und es wurden 50 mM 2-Mercaptoethanol bis zu einer Endkonzentration von 636 µM dazugegeben. Das Gemisch wurde 19 Stunden lang bei 4°C gerührt, während das Reaktionsgefäß mit einem Parafilm versiegelt gehalten wurde. 100 mM Phosphorsäure wurden zu dem Reaktionsgemisch gegeben, um die Reaktion zu stoppen, und dann wurden die Produkte bei 215 nm mit einer HPLC analysiert. Das Ergebnis wird in Fig. 5 gezeigt, worin (a), (b), (c), (d) und (e) die Chromatogramme der korrekt gefalteten M1PI, M2PI, M3PI und M4PI und hPI darstellen. Wie in Fig. 5 gezeigt, weist jedes der Miniproinsuline der vorliegenden Erfindung ein größeres Peakgebiet, d. h. eine höhere Ausbeute auf, als menschliches Proinsulin (hPI) . Die Rückfaltungsausbeuten von verschiedenen Miniproinsulinen und von menschlichem Proinsulin werden in Tabelle 1 aufgeführt.The sulfonated miniproinsulin obtained in Example 10 was dried and then dissolved in 50 mM glycine buffer (pH 11.0) to a concentration of 53 µM. The resulting solution was cooled in ice and 50 mM 2-mercaptoethanol was added to a final concentration of 636 µM. The mixture was stirred at 4 ° C for 19 hours while the reaction vessel was kept sealed with a parafilm. 100 mM phosphoric acid was added to the reaction mixture to stop the reaction, and then the products were analyzed at 215 nm by HPLC. The result is shown in Figure 5, where (a), (b), (c), (d) and (e) represent the chromatograms of the correctly folded M1PI, M2PI, M3PI and M4PI and hPI. As shown in Fig. 5, each of the miniproinsulins of the present invention has a larger peak area, ie, a higher yield, than human proinsulin (hPI). The refolding yields of various miniproinsulins and human proinsulin are shown in Table 1.
Weiter wurden 0,5 M Natriumhydroxid bis zu einem pH-Wert von 7,5 bis 8,0 zu dem Reaktionsgemisch gegeben. Trypsin und Car boxypeptidase wurden in derartigen Mengen zu dem Gemisch gegeben, daß das Verhältnis von Trypsin, Carboxypeptidase B und Mi niproinsulin auf 1 : 5 : 12.500 eingestellt wurde. Das Gemisch wurde 20 Stunden lang bei 16°C umgesetzt und dann durch Zugabe von 1 M Salzsäure auf einen pH-Wert von 2 bis 3 eingestellt, um die Reaktion zu stoppen.0.5 M sodium hydroxide was further added to a pH of 7.5 to 8.0 added to the reaction mixture. Trypsin and car boxypeptidase was added to the mixture in amounts such that the ratio of trypsin, carboxypeptidase B and Mi niproinsulin was set to 1: 5: 12,500. The mixture became Reacted at 16 ° C for 20 hours and then by adding 1 M hydrochloric acid adjusted to a pH of 2 to 3 in order to Stop reaction.
Die entstandenen Lösungen wurden bei 215 nm mit einer HPLC ana lysiert. Das Ergebnis wird in Fig. 6 gezeigt, worin (a), (b), (c), (d) und (e) die Chromatogramme von Insulinen darstellen, die durch Behandlung der rückgefalteten M1PI, M2PI, M3PI, M4PI und hPI mit Trypsin und Carboxypeptidase B hergestellt worden sind. Das Ergebnis bestätigt, daß die Miniproinsuline der vorliegenden Erfindung höhere Ausbeuten an Insulin ergeben, als menschliches Proinsulin. The resulting solutions were analyzed at 215 nm with an HPLC. The result is shown in Fig. 6, wherein (a), (b), (c), (d) and (e) represent the chromatograms of insulins by treating the refolded M1PI, M2PI, M3PI, M4PI and hPI with Trypsin and carboxypeptidase B have been produced. The result confirms that the miniproinsulins of the present invention give higher yields of insulin than human proinsulin.
Claims (16)
worin:B-chain-ZA chain (I)
wherein:
Z ein Peptid der Formel U-U-X-P-J-(x′)n-U-U ist;
U ein Arginin- oder Lysinrest ist;
X und X′ unabhängig voneinander ein Aminosäurerest sind und (X′)n n unterschiedliche oder gleiche Aminosäurereste sein kann;
P ein Prolinrest ist;
J ein Glycin-, Arginin- oder Lysinrest ist; und
n 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 5 ist.the A and B chains are human insulin chains, respectively;
Z is a peptide of the formula UUXPJ- (x ′) nUU;
U is an arginine or lysine residue;
X and X 'are independently an amino acid residue and (X') nn can be different or the same amino acid residue;
P is a proline residue;
J is a glycine, arginine or lysine residue; and
n is 0 or an integer from 1 to 5.
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